Avances en la reparación de la retina

Los avances en la reparación de la retina por medio del trasplante de bastones fotorreceptores

Resumen

A pesar de muy diferentes etiologías, la degeneración macular relacionada con la edad (DMAE) y los trastornos hereditarios de la retina acaban en la misma vía final común, la pérdida de los fotorreceptores sensibles a la luz. Hay pocos tratamientos clínicos y nadie puede revertir la pérdida de la visión. El reemplazo de los fotorreceptores por medio del trasplante se propone como una amplia estrategia de tratamiento aplicable a todas las degeneraciones. La última década ha sido testigo de una serie de logros sin precedentes en este campo, que en conjunto proporcionan una fuerte justificación para continuar la investigación en estrategias de sustitución de los fotorreceptores. Estas incluyen la prueba de concepto para restaurar la visión gracias al trasplante de fotorreceptores bastones en ratones con ceguera nocturna congénita estacionaria, y los avances en la biología de células madre, que han conducido a la generación de estructuras ópticas completas in vitro a partir de células madre embrionarias. Esto último representa un enorme potencial para la generación de células de donantes adecuados y renovables con la que lograr la primera. Sin embargo, todavía hay retos que presenta el entorno de la retina en degeneración que deben abordarse a medida que avanzamos en la transformación de estas tecnologías hacia la aplicación clínica.

1. Introducción

Las degeneraciones de la retina que conducen a la pérdida de los fotorreceptores sensibles a la luz son una causa importante de ceguera sin tratamiento en el Reino Unido. Las distrofias retinianas hereditarias afectan a 1 de cada 3.000 personas, y la DMAE afecta a 1 de cada 10 personas mayores de 60 años, cifra que va en aumento, con el envejecimiento de la población (Owen et al., 2012). Ambas patologias culminan en la misma vía final común, la pérdida de los fotorreceptores sensibles a la luz, lo que provoca una pérdida severa o completa de la visión. En cada caso, hay pocos tratamientos efectivos y ninguno de los que están disponibles en la actualidad es capaz de reemplazar las células fotorreceptoras perdidas y restaurar la función visual. Hay así una necesidad de nuevos enfoques terapéuticos. Los fotorreceptores son neuronas aferentes y, como tal, no requieren conexiones entrantes. Por otra parte, sólo tienen que hacer breves, conexiones sinápticas individuales a los circuitos internos de la retina restante para contribuir a la función visual. Estas características hacen defendible el trasplante del fotorreceptor como uno de los tipos más factibles para reparar el Sistema Nervioso Central (SNC) y un excelente candidato para explorar terapias con células madre neurales regenerativas. La última década ha visto un enorme progreso en las terapias oculares nuevas, incluyendo la primera terapia génica (Bainbridge et al., 2008 y  Maguire et al., 2008) y el implante de retina (Chader et al., 2009 ). Ensayos clínicos para patologías de la retina, que han establecido el escenario para nuevas terapias pioneras para la enfermedad de la retina. El éxito de la terapia génica se basa en el suministro de nuevos genes funcionales en las células que carecen de tales genes y depende por tanto, de la supervivencia celular endógena. En los casos en que el proceso degenerativo ya ha dado lugar a la muerte celular, o en aquellas patologías que no son susceptibles de enfoques de terapia génica, las terapias de reemplazo celular pueden ofrecer un enfoque complementario. Teniendo en cuenta su accesibilidad, el ojo también ha sido el modelo elegido para el estudio del desarrollo neural. Como tal, hay una riqueza de conocimientos acerca de los factores intrínsecos y extrínsecos que regulan la histogénesis de la retina, el conocimiento que ahora está siendo empleada con gran éxito en los intentos de generar células de la retina a partir de células madre para el trasplante (Eiraku et al., 2011 , Lamba et al., 2009  y  Osakada et al., 2009). En esta revisión, voy a presentar un breve resumen de los avances en el reemplazo de los fotorreceptores, en nuestra capacidad de generar los fotorreceptores a partir de las células madre y discutir algunos de los desafíos que deben ser abordados a medida que empezamos a adoptar esta estrategia hacia la aplicación clínica.

2. Crítica y discusión

2.1. Estrategias de trasplante

2.1.1. Trasplante de capa de la retina

Un requisito fundamental para que la terapia de reemplazo de fotorreceptores tenga éxito es la identificación de una célula madre de un donante apropiado que tenga la capacidad de migrar tanto en la retina receptora después del trasplante y que se diferencie en un fotorreceptor completamente funcional, conectado sinápticamente. Se han intentado varias estrategias de trasplante, incluyendo el trasplante de capas enteras y microagregados en desarrollo de la retina neural y de células madre disociadas adultas neuronales del hipocampo.

El trabajo de Aramant y otros han demostrado que las capas de la retina completas derivadas de retinas ya sean embrionarias o neonatales pueden sobrevivir y continuar para diferenciarse después del trasplante subretiniano (Ghosh et al., 2004  y  Turner et al., 1988). Más recientemente, han demostrado que las capas de la retina de espesor completo pueden hacer conexiones limitadas con la retina destinataria (Seiler et al., 2008). Aunque hubo algunas mejoras en las respuestas visuales básicas, por ejemplo, la discriminación de luz-oscuridad, algunos autores han atribuido esto a la mejora de la supervivencia y la función de los fotorreceptores endógenos por medio de factores tróficos liberados por el tejido trasplantado sano (Gouras y Tanabe, 2003). Hasta la fecha, el trasplante de capas de la retina en pacientes ha mostrado alguna mejoría visual subjetiva (Humayun et al., 2000 y Radtke et al., 1999). Un estudio clínico de la retinosis pigmentaria (RP) y de los pacientes con DMAE que recibieron trasplantes de capas de la retina del feto (la retina neural y el epitelio pigmentario de la retina, [EPR]), informó mejoras en la visión en 7 de cada 10 pacientes, aunque los efectos beneficiosos directos de los injertos a partir de la retina del feto son difíciles de evaluar ya que todos los pacientes también recibieron implantes de lentes intraoculares (Radtke et al., 2008). Una complicación adicional de capas completas de la retina es la inclusión de las neuronas de la retina interna que, por definición, se yuxtaponen entre los fotorreceptores del injerto y las neuronas de la retina interna de la retina destinatario. Queda por determinar en qué medida esto afecta al procesamiento de señales visuales en la retina y más allá. Un enfoque relacionado interesante es el uso de injertos de espesor parcial, que abarca la capa de fotorreceptores, pero omitiendo la capa retiniana interna de la retina de los donantes (Ghosh et al., 1999). Esta estrategia podría ser de interés en las retinas gravemente degeneradas donde la capa de fotorreceptores endógena está completamente ausente aunque los resultados hasta la fecha han indicado sólo conectividad limitada entre el injerto y la retina destinataria.

2.1.2. Trasplante de células disociadas

La escasa integración entre las capas y el circuito visual destinatario ha llevado a muchos grupos a mirar el trasplante de tipos de células disociadas. Dado que el cerebro y la retina están ambos derivados del neuroectodermo y que las neuronas inmaduras y células progenitoras son intrínsecamente capaces de migrar y diferenciarse durante el desarrollo neural, numerosos estudios han investigado el potencial de las células madre/progenitoras neurales derivadas del cerebro trasplantadas a la retina neural (Klassen et al., 2007, Mellough et al., 2007  y  Sakaguchi et al., 2004). Sin embargo, el trasplante de estas células en la retina de adultos ha demostrado sólo integración limitada (Sakaguchi et al., 2005  y  Young y col., 2000). Por otra parte, estas no-retinal fuentes de células del donante con frecuencia fallan al diferenciarse en fenotipos maduros de la retina, incluyendo los fotorreceptores, tal como se evaluó por inmunohistoquímica (Young et al., 2000). Estudios más recientes utilizando tejidos reducidos con genes marcadores para demostrar que el destino de las células de la retina han confirmado que las células integradas derivadas de dichas fuentes, no presentan las características intrínsecas de las neuronas de la retina madura (Sam et al., 2006).

Para abordar este problema, se ha intentado con las células progenitoras aisladas a partir de las retinas embrionarias, que por definición poseen el potencial para diferenciarse en neuronas de la retina. Dependiendo de las condiciones usadas para expandir estas células in vitro antes del trasplante, estas células sobreviven y se diferencian en células gliales (Yang et al., 2002) y/o células que expresan marcadores de la retina específica, incluyendo algunos específicos para los fotorreceptores (Qiu et al., 2005) en el trasplante. Sin embargo, también fracasan al ser integradas correctamente dentro de la estructura laminar de la retina neural, permaneciendo en cambio en el lugar del trasplante. Se ha obtenido mayor éxito trasplantando células de la retina inmadura en receptores inmaduros, lo que sugiere que el estado de maduración del receptor puede desempeñar un papel en la determinación del resultado del trasplante: células progenitoras de ratones trasplantadas en los ojos de zarigüeyas brasileñas neonatales, que proporcionan una especie de ambiente fetal, han sobrevivido y se han diferenciado in vivo, aunque las células integradas no se encontraron dentro de la capa nuclear externa (ONL), donde los fotorreceptores normalmente residen (Sakaguchi et al., 2004). Ya que desde las mismas células del donante no pudieron migrar a la retina de los receptores más maduros, se sugirió que la edad del tejido anfitrión jugaba un papel clave en la determinación del destino de las células precursoras trasplantadas y su capacidad de integrarse en los circuitos de una retina no autóloga (Sakaguchi et al., 2003 , Sakaguchi et al., 2004  y  Van Hoffelen et al., 2003).

Mediante el uso de células de donantes postnatales de un ratón transgénico que expresa de forma ubicua Proteína verde fluorescente (GFP) y teniendo estas células desde el pico de la génesis de los fotorreceptores de bastones y al trasplantarlas en receptores de exactamente la misma etapa de desarrollo, MacLaren y Pearson et al., encontraron que las células trasplantadas migraron al ONL (y ninguna otra capa) de la retina destinataria y maduraron en fotorreceptores morfológicamente normales. Por otra parte, estas mismas células también se podrían integrar con eficiencia equivalente en el medio ambiente de la retina adulta no neurógena, (MacLaren et al., 2006), así como en un número de modelos de degeneración de la retina (Barber et al., 2013 , Bartsch et al ., 2008 , MacLaren et al., 2006  y  Pearson et al., 2010) (pero véase más adelante). Esto indicó que el éxito del trasplante dependía de la etapa de desarrollo de la célula donante, en lugar de la del receptor.